(57)【要約】  本発明はエアロゾル発生システム用カートリッジを提供し、このカートリッジは、エアロゾル形成基体の供給源を収容する貯蔵容器と、貯蔵容器内で開口部を横切って位置付けられた流体透過性発熱体と、貯蔵容器に連結され、かつ流体透過性発熱体を覆う保護カバーと、少なくとも一つの空気吸込み口と、少なくとも一つの空気出口と、少なくとも一つの空気吸込み口から少なくとも一つの空気出口への気流経路とを備え、気流経路の一部分が保護カバーと流体透過性発熱体の間にあるように保護カバーが構成されている。本発明のカートリッジは組立が単純であり、単純な接続を通して電力が供給されることができ、また頑丈である。【選択図】図１
2019526238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゾル発生システム用のカートリッジであって、
エアロゾル形成基体の供給源を収容する貯蔵容器と、
前記貯蔵容器内の開口部を横切って位置付けられた流体透過性発熱体と、
前記貯蔵容器に連結され、かつ前記流体透過性発熱体を覆う保護カバーと、
少なくとも一つの空気吸込み口と、少なくとも一つの空気出口と、前記少なくとも一つの空気吸込み口から前記少なくとも一つの空気出口への気流経路と、を備え、
保護カバーが、前記気流経路の一部分が前記保護カバーと前記流体透過性発熱体の間にあるように構成されている、カートリッジ。
【請求項２】
前記保護カバーが前記カートリッジの外表面の一部を形成する、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
前記カートリッジが前記エアロゾル発生システムの装置部分に接続するように構成され、前記装置部分が電池および制御電子回路を備え、かつ前記カートリッジが前記装置部分に接続するように構成された装置端および前記装置端の反対側のマウスピース端を有し、前記保護カバーが前記カートリッジの前記装置端に位置付けられている、請求項１または２に記載のカートリッジ。
【請求項４】
前記カートリッジが前記装置部分に接続された時、前記保護カバーが前記装置部分と前記発熱体の間に位置付けられている、請求項３に記載のカートリッジ。
【請求項５】
前記流体透過性発熱体に接続された電気接点パッドをさらに備え、前記保護カバーが前記電気接点パッドを露出する一つ以上の接触開口部を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項６】
前記少なくとも一つの空気吸込み口が前記保護カバー内に提供されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項７】
前記気流経路が前記発熱体と前記空気出口の間に鋭い曲がりを備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項８】
ユーザーの口の中へと挿入するように構成されたマウスピース部分をさらに備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項９】
前記マウスピース部分が、前記カートリッジの外部ハウジングの一部を含む、請求項８に記載のカートリッジ。
【請求項１０】
前記保護カバーが機械的な相互係止によって前記カートリッジの外部ハウジングに連結されている、または前記貯蔵容器に連結されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項１１】
前記発熱体が複数のフィラメントを備え、前記フィラメントがメッシュを形成する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項１２】
保護カバーが前記発熱体を前記貯蔵容器に保持する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のカートリッジと、電源および制御電子回路を備える装置部分とを備えるエアロゾル発生システムであって、前記カートリッジが前記装置部分に接続するように構成されており、前記カートリッジが前記装置部分に接続された時、前記流体透過性ヒーター要素が前記電源に電気的に接続される、エアロゾル発生システム。
【請求項１４】
前記装置部分が前記カートリッジに接続された時、前記発熱体との電気的接続を提供するように構成された少なくとも一つの電気接点要素を前記装置部分が備え、かつ前記電気接点要素が前記保護カバー内の接触開口部を通って延びる、請求項１３に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１５】
前記システムが手持ち式エアロゾル発生システムである、請求項１３または１４に記載のエアロゾル発生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は手持ち式の電気的に作動するエアロゾル発生システムなどのエアロゾル発生システムに関する。特に本発明は、エアロゾル形成基体の供給源およびヒーター組立品を収容するエアロゾル発生システム用のカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
電池および制御電子回路を備える装置部分と、液体貯蔵部分内に保持されたエアロゾル形成基体の供給源および気化器として作用する電気的に作動するヒーター組立品を備えるカートリッジ部分とから成る、手持ち式の電気的に作動するエアロゾル発生システムが周知である。貯蔵部分内に保持されたエアロゾル形成基体の供給源と気化器の両方を備えるカートリッジは時に、「カトマイザー」と呼ばれる。ヒーター組立品は、貯蔵部分内に保持されたエアロゾル形成基体と接触する流体透過性発熱体を備えてもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
流体透過性発熱体を有するヒーター組立品は壊れやすいことがあり、また簡単に損傷しうる。その上、液体エアロゾル形成基体が使用される時、カートリッジが使用されていない時に少量の液体が流体透過性発熱体を通して漏れる場合があり、これはシステムの電気的構成要素と干渉する可能性がある。
【０００４】
より頑丈なカートリッジであって、かつシステムの電気的性能に影響を与える装置内の漏れおよび凝縮を低減するカートリッジを提供することが望ましいことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第一の態様において、エアロゾル発生システム用のカートリッジが提供されており、このカートリッジは、
エアロゾル形成基体の供給源を収容する貯蔵容器と、
貯蔵容器内の開口部を横切って位置付けられた流体透過性発熱体と、
貯蔵容器に連結され、かつ流体透過性発熱体を覆う保護カバーと、
少なくとも一つの空気吸込み口と、少なくとも一つの空気出口と、少なくとも一つの空気吸込み口から少なくとも一つの空気出口への気流経路と、を備え、
保護カバーは、気流経路の一部分が保護カバーと流体透過性発熱体の間にあるように構成されている。
【０００６】
保護カバーはカートリッジの外表面の一部を形成してもよい。カートリッジは、エアロゾル発生システムの装置部分に接続するように構成されてもよい。装置部分は電池および制御電子回路を備えてもよい。カートリッジは、装置部分と接続するように構成された装置端と、装置端とは反対側のマウスピース端とを備えてもよい。保護カバーはカートリッジの装置端にあってもよい。特に、カートリッジが装置部分に接続された時、保護カバーは装置部分と発熱体の間に位置付けられてもよい。
【０００７】
流体透過性発熱体はカートリッジ内のヒーター組立品の一部であってもよい。ヒーター組立品は、流体透過性発熱体に接続された電気接点パッドを備えてもよい。保護カバーは、電気接点パッドを露出する一つ以上の接触開口部を備えてもよい。保護カバー内の接触開口部は、電気的接続が装置部分とヒーター組立品の間に出来ることを可能にする。接触開口部は、貯蔵容器内の開口部の反対側に位置付けられてもよい。
【０００８】
カートリッジはマウスピース部分を備えてもよい。マウスピース部分は、ユーザーの口の中へと挿入されるように構成されてもよい。ユーザーは、マウスピース部分を吸って、カートリッジ内で発生したエアロゾルをユーザーの口の中へと引き出してもよい。別の方法として、別個のマウスピース部分が提供されてもよく、または装置部分の一部としてマウスピース部分が提供されてもよい。
【０００９】
カートリッジは外部ハウジングを備えてもよい。マウスピース部分は、カートリッジの外部ハウジングの一部を備えてもよい。外部ハウジングは概して管状であってもよい。外部ハウジングはマウスピース端で空気出口を備えてもよい。外部ハウジングはカートリッジの装置端で接続部分を備えてもよい。接続部分はスナップ嵌めまたはねじ結合などの機械的な相互係止構造を備えてもよく、これは装置部分上の対応する相互係止構造と係合するように構成される。
【００１０】
少なくとも一つの空気吸込み口は保護カバー内に提供されてもよい。別の方法として、少なくとも一つの空気吸込み口は外部ハウジング内に、または外部ハウジングと保護カバーの間に提供されてもよい。
【００１１】
気流経路は、空気を流体透過性発熱体へと向けるように構成されてもよい。別の方法として、または追加的に、気流経路は流体透過性発熱体を横切って空気を向けるように構成されてもよい。気流経路は、鋭い曲がり（例えば、４５度を超える曲がり）を発熱体と空気出口の間に備えてもよい。鋭い曲がりは保護カバーの壁によって画定されうる。気流経路は実質的にＵ字形状の部分を備えてもよい。気流経路内の鋭い曲がりは、ユーザーに到達するエアロゾルから、非常に大きい液滴を除去する。
【００１２】
保護カバーは、発熱体および気流経路をシステムの他の電気的構成要素から効果的に分離する場合がある。保護カバーは有利なことに、ヒーター組立品の気流経路と電気接点パッドの間にバリアを提供するように形作られている。このようにして、保護カバーはシステムの電気的構成要素と干渉する、貯蔵容器からの液体および気流経路からの凝縮の問題を低減する。特に、装置部分の気流経路と接触パッドおよび電気接点要素との間にバリアを提供することによって、接触パッド上のエアロゾルと、接触パッドおよび接触要素の接触表面を汚染することとの可能性が著しく低減される。
【００１３】
加えて、気流経路内から漏れたまたは凝縮した液体が漏れ出てシステムの他の構成要素を汚染する可能性をさらに低減するために、気流経路内で凝縮した液体を吸収するように液体保持材料の層を保護カバーの内部上または貯蔵容器の外部上に提供してもよい。
【００１４】
保護カバーは任意の適切な材料で形成されてもよい。保護カバーは成型可能なプラスチック材料で形成されてもよい。一実施形態において、保護カバーは液晶ポリマー（ＬＣＰ）で形成されている。
【００１５】
保護カバーは、発熱体を覆うキャップ部分を備えてもよい。保護カバーは、キャップ部分に接続され、かつ貯蔵容器の長さに沿ってカートリッジのマウスピース端に向かって延びる一つ以上のアームを備えてもよい。気流経路は貯蔵容器と保護カバーの一つ以上のアームとの間に画定されてもよい。
【００１６】
保護カバーは、スナップ嵌めなどの機械的な相互係止によってカートリッジの外部ハウジングに、または貯蔵容器に連結されてもよい。別の方法として、溶接または接着などの別の形態の固定が使用されてもよい。保護カバーは、ヒーター組立品を貯蔵容器に保持するように作用する場合がある。
【００１７】
貯蔵容器および外部ハウジングは、機械的な固定によって、または溶接もしくは接着によって相互に固定されてもよい。有利なことに、貯蔵容器および外部ハウジングは、一体的に形成されてもよい。外部ハウジングおよび貯蔵容器は、ポリプロピレン（ＰＰ）またはポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）などの成型可能プラスチック材料で形成されてもよい。
【００１８】
ヒーター組立品はヒーターキャップを備えてもよく、ヒーターキャップは第一のヒーターキャップ開口部および第二のヒーターキャップ開口部を有する中空体を備え、第一のヒーターキャップ開口部は第二のヒーターキャップ開口部に対して、中空体の反対側の端にある。流体透過性発熱体は実質的に平坦であってもよい。発熱体は、第一のヒーターキャップ開口部を横切って発熱体が延びるように、ヒーターキャップ上に取り付けられてもよい。ヒーターキャップは、発熱体が貯蔵容器の開放端を横切って延びるように貯蔵容器の開放端に連結されてもよい。
【００１９】
本明細書で使用される「導電性」は、１×１０−４オームメートル以下の比抵抗を有する材料で形成されていることを意味する。本明細書で使用される「電気絶縁性」は１×１０４オームメートル以上の比抵抗を有する材料で形成されていることを意味する。本明細書においてヒーター組立品との関連で使用される「流体透過性」という用語は、エアロゾル形成基体（気相であるが、液相である可能性もある）が、ヒーター組立品の発熱体を簡単に通過できることを意味する。
【００２０】
ヒーター組立品は、単純な製造を可能にするために実質的に平坦な発熱体を備えてもよい。幾何学的には、「実質的に平坦」な導電性発熱体という用語は、実質的に二次元の位相幾何学的マニホールドの形態である導電性フィラメント配列を意味するために使用される。従って、実質的に平坦な導電性発熱体は、第三の寸法よりも実質的に大きい表面に沿って二次元的に延びる。特に、その表面内での二次元的な実質的に平坦な発熱体の寸法は、表面に対して垂直の第三の寸法の少なくとも５倍である。実質的に平坦な発熱体の例は、二つの実質的に平行の仮想表面間の構造であって、ここでこれらの二つの仮想表面間の距離はその表面内の延長部分よりも実質的に小さい。一部の実施形態において、実質的に平坦な発熱体は平面である。その他の実施形態において、実質的に平坦な発熱体は一つ以上の寸法に沿って曲がっており、例えばドーム形状またはブリッジ形状を形成する。
【００２１】
「フィラメント」という用語は本明細書全体で、二つの電気接点間に配置された電気的な経路を意味するために使用される。フィラメントは任意に、幾つかの経路またはフィラメントにそれぞれ枝分かれ・分岐させてもよく、または幾つかの電気的な経路から一つの経路に合流させてもよい。フィラメントは丸型、正方形、平坦型、またはその他の任意の断面形状を有してもよい。フィラメントは、真っ直ぐな様式または曲がった様式で配置されてもよい。
【００２２】
発熱体は、例えば相互に並列に配列されたフィラメントのアレイであってもよい。フィラメントはメッシュを形成しうることが好ましい。メッシュは織物または不織布であってもよい。メッシュは、異なるタイプの織り構造または格子構造を使用して形成されてもよい。別の方法として、導電性発熱体は、フィラメントのアレイまたはフィラメントの織物から成る。導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物はまた、液体を保持するその能力によって特徴付けられる場合がある。
【００２３】
好ましい実施形態において、実質的に平坦な発熱体は、ワイヤーメッシュへと形成されたワイヤーで構築されてもよい。メッシュは単純な織りデザインであることが好ましい。発熱体は、メッシュ細片から作製されたワイヤーグリルであることが好ましい。
【００２４】
導電性フィラメントはフィラメント間の隙間を画定する場合があり、隙間の幅は１０マイクロメートル〜１００マイクロメートルであってもよい。使用時に気化されることになる液体が隙間内に引き出されて、発熱体と液体エアロゾル形成基体の間の接触面積が増えるように、フィラメントは隙間内に毛細管作用を引き起こさせることが好ましい。
【００２５】
導電性フィラメントは、１センチメートル当たりのフィラメント数が６０〜２４０個（±１０パーセント）のサイズのメッシュを形成してもよい。メッシュ密度は、１センチメートル当たりのフィラメント数が１００〜１４０個（±１０パーセント）であることが好ましい。メッシュ密度は、１センチメートル当たりのフィラメント数がおよそ１１５個であることがより好ましい。隙間の幅は１００マイクロメートル〜２５マイクロメートルであってもよく、８０マイクロメートル〜７０マイクロメートルであることが好ましく、およそ７４マイクロメートルであることがより好ましい。メッシュの総面積に対する隙間の面積の比であるメッシュの開口部分の面積率は、４０パーセント〜９０パーセントとすることができ、８５パーセント〜８０パーセントであることが好ましく、およそ８２パーセントであることがより好ましい。
【００２６】
導電性フィラメントの直径は８マイクロメートル〜１００マイクロメートルであってもよく、１０マイクロメートル〜５０マイクロメートルであることが好ましく、１２マイクロメートル〜２５マイクロメートルであることがより好ましく、およそ１６マイクロメートルであることが最も好ましい。フィラメントは丸い断面を有してもよく、または平坦な断面を有してもよい。
【００２７】
導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物の面積は小さくてもよく、例えば５０平方ミリメートル以下とすることができ、２５平方ミリメートル以下であることが好ましく、およそ１５平方ミリメートルであることがより好ましい。サイズは、発熱体を手持ち式システムに組み込めるように選択される。導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物のサイズを５０平方ミリメートル以下にすることは、導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物を加熱するのに必要な総電力量を低減する一方で、導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物と液体エアロゾル形成基体の十分な接触を依然として確保する。導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物は、例えば長方形でもよく、および２ミリメートル〜１０ミリメートルの長さ、および２ミリメートル〜１０ミリメートルの幅を有しうる。メッシュは、およそ５ミリメートル×３ミリメートルの寸法を有することが好ましい。
【００２８】
発熱体のフィラメントは、適切な電気的特性を有する任意の材料から形成されうる。適切な材料としては、ドープされたセラミックなどの半導体、「導電性」のセラミック（例えば、二ケイ化モリブデンなど）、炭素、黒鉛、金属、合金、およびセラミック材料・金属材料で作製された複合材料が挙げられるが、これらに限定されない。こうした複合材料は、ドープされたセラミックまたはドープされていないセラミックを含んでもよい。適切なドープされたセラミックの例としては、ドープ炭化ケイ素が挙げられる。適切な金属の例としては、チタン、ジルコニウム、タンタル、および白金族の金属が挙げられる。
【００２９】
適切な金属合金の例には、ステンレス鋼、コンスタンタン、ニッケル含有、コバルト含有、クロミウム含有、アルミニウム含有、チタン含有、ジルコニウム含有、ハフニウム含有、ニオビウム含有、モリブデン含有、タンタル含有、タングステン含有、スズ含有、ガリウム含有、マンガン含有、および鉄含有の合金、ならびにニッケル、鉄、コバルト、ステンレス鋼系の超合金、Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）、鉄−アルミニウム系合金、鉄−マンガン−アルミニウム系合金が含まれる。Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）は、Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｍｅｔａｌｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの登録商標である。フィラメントは一つ以上の絶縁体で被覆されていてもよい。導電性フィラメント用の好ましい材料はステンレス鋼および黒鉛であり、ＡＩＳＩ  ３０４、３１６、３０４Ｌ、３１６Ｌなどの３００シリーズのステンレス鋼であることがより好ましい。加えて、導電性発熱体は上述の材料の組み合わせを含みうる。材料の組み合わせを使用して、実質的に平坦な発熱体の抵抗の制御を改善しうる。例えば、本質的に高い抵抗の材料を、本質的に低い抵抗の材料と組み合わせてもよい。これは、材料のどれか一つが他の観点、例えば価格、機械加工性またはその他の物理的および化学的パラメータから見て、より有益である場合に、有利でありうる。有利なことに、抵抗を増大させた実質的に平坦なフィラメント配列は、寄生損失を低減する。有利なことに、高い抵抗のヒーターは、電池エネルギーのより効率的な使用を可能にする。
【００３０】
フィラメントはワイヤーで作製されることが好ましい。ワイヤーは金属で作製されることがより好ましく、ステンレス鋼で作製されることが最も好ましい。
【００３１】
発熱体の導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物の電気抵抗は、０．３オーム〜４オームであってもよい。電気抵抗は０．５オーム以上であることが好ましい。導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物の電気抵抗は、０．６オーム〜０．８オームであることがより好ましく、約０．６８オームであることが最も好ましい。導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物の電気抵抗は、導電性接触領域の電気抵抗よりも少なくとも１桁大きいことが好ましく、および少なくとも２桁大きいことがより好ましい。これは、発熱体に電流を通すことによって発生した熱が、導電性フィラメントのメッシュまたはアレイに局在化されることを確実にする。システムの電源が電池である場合、発熱体に対する全体抵抗が低いことは有利である。低抵抗で大電流のシステムは、発熱体に高電力を供給することを可能にする。これは、発熱体が導電性フィラメントを望ましい温度に素早く加熱することを可能にする。
【００３２】
貯蔵容器またはキャップは、液体エアロゾル形成基体を保持するために液体保持材料を保持してもよい。液体保持材料は発泡体、および繊維の収集物の海綿体状物であってもよい。液体保持材料はポリマーまたはコポリマーで形成されてもよい。一実施形態において、液体保持材料は紡糸ポリマーである。
【００３３】
貯蔵容器またはキャップは液体エアロゾル形成基体を発熱体に移動するために毛細管材料を保持することが好ましい。毛細管材料は発熱体と接触して提供されてもよい。毛細管材料は発熱体と保持材料の間に配置されることが好ましい。
【００３４】
毛細管材料は、発熱体の表面の少なくとも一部分と接触する液体エアロゾル形成基体があることを保証する能力のある材料で作製されうる。毛細管材料は、フィラメント間の隙間の中へと延びてもよい。発熱体は、毛細管作用によって液体エアロゾル形成基体を隙間の中へと引き出してもよい。
【００３５】
毛細管材料は、液体を材料の一端から別の端へ能動的に運ぶ材料である。毛細管材料は繊維質または海綿状の構造を有する場合がある。毛細管材料は一束の毛細管を含むことが好ましい。例えば、毛細管材料は複数の繊維もしくは糸、またはその他の微細チューブを含んでもよい。繊維または糸は、液体エアロゾル形成基体を発熱体に向かって運ぶために概して整列していてもよい。別の方法として、毛細管材料は海綿体様または発泡体様の材料を含んでもよい。毛細管材料の構造は複数の小さい穴または管を形成し、これを通して液体エアロゾル形成基体は毛細管作用によって移動されることができる。毛細管材料は任意の適切な材料または材料の組み合わせを含んでもよい。適切な材料の例には、海綿体もしくは発泡体材料、繊維もしくは焼結粉末の形態のセラミック系またはグラファイト系の材料、発泡性の金属材料もしくはプラスチック材料、例えば紡糸繊維または押出成形繊維（酢酸セルロース、ポリエステル、または結合されたポリオレフィン、ポリエチレン、テリレンもしくはポリプロピレン繊維、ナイロン繊維またはセラミックなど）で作製された繊維性材料がある。毛細管材料は、異なる液体物理特性で使用されるように、任意の適切な毛細管現象および空隙率を有してもよい。液体エアロゾル形成基体は、毛細管作用によって毛細管媒体を通して移動されることを可能にする粘度、表面張力、密度、熱伝導率、沸点、蒸気圧などの物理特性（ただし、これらに限定されない）を有する。
【００３６】
発熱体は、少なくとも二つの導電性接触パッドを有してもよい。導電性接触パッドは、発熱体の縁の領域に位置付けられてもよい。少なくとも二つの導電性接触パッドは、発熱体の先端に位置付けられてもよいことが好ましい。導電性接触パッドは、導電性フィラメントに直接固定されてもよい。導電性接触パッドは、スズのパッチを備えてもよい。別の方法として、導電性接触パッドは導電性フィラメントと一体型にされてもよい。
【００３７】
カートリッジは、カートリッジの液体貯蔵部分が空になるか、またはカートリッジ内の液体の量が最小容積閾値より低くなると、新しいカートリッジと取り替えられる使い捨て物品であってもよい。カートリッジは、液体エアロゾル形成基体が予め充填されていることが好ましい。カートリッジは再充填可能であってもよい。
【００３８】
エアロゾル形成基体は、エアロゾルを形成することができる揮発性化合物を放出する能力を有する基体である。揮発性化合物はエアロゾル形成基体の加熱によって放出されてもよい。
【００３９】
エアロゾル形成基体は植物系の材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体はたばこを含んでもよい。エアロゾル形成基体は、加熱に伴いエアロゾル形成基体から放出される揮発性のたばこ風味化合物を含有するたばこ含有材料を含んでもよい。別の方法として、エアロゾル形成基体は非たばこ含有材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体は均質化した植物系材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体は均質化したたばこ材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体は少なくとも一つのエアロゾル形成体を含んでもよい。エアロゾル形成基体は、その他の添加物および成分（風味剤など）を含んでもよい。
【００４０】
本発明の第二の態様において、本発明の第一の態様によるカートリッジと、電源および制御電子回路を備える装置部分とを備えるエアロゾル発生システムが提供されており、カートリッジは装置部分に接続するように構成されている。カートリッジが装置部分に接続された時、流体透過性ヒーター要素は電源に電気的に接続されてもよい。
【００４１】
装置部分は、カートリッジ上の対応する接続部分との係合のための接続部分を備えてもよい。
【００４２】
装置部分は、装置部分がカートリッジに接続された時に発熱体との電気的接続を提供するために構成された少なくとも一つの電気接点要素を備えてもよい。電気接点要素は、保護カバー内の接触開口部を通って延びてもよい。電気接点要素は細長くてもよい。電気接点要素は、ばね式でもよい。電気接点要素は、カートリッジ内の電気接点パッドに接触してもよい。
【００４３】
電源は有利なことに、リチウムイオン電池などの電池であってもよい。代替として、電源はコンデンサーなど別の形態の電荷蓄積装置であってもよい。電源は再充電を必要とする場合がある。例えば、電源は約６分間、または６分の倍数の時間にわたるエアロゾルの連続的な発生を可能にするのに十分な容量を有してもよい。別の実施例において、電源は所定回数の吸煙、またはヒーター組立品の不連続的な起動を可能にするのに十分な容量を有してもよい。
【００４４】
マイクロコントローラーはプログラム可能マイクロコントローラーであることが好ましい。電気回路はさらなる電子構成要素を備えてもよい。電気回路はヒーター組立品への電力供給を調節するように構成されてもよい。電力はシステムの起動後、ヒーター組立品に連続的に供給されてもよく、または断続的に（例えば、吸煙するごとに供給）供給されてもよい。
【００４５】
電力は、電流パルスの形態でヒーター組立品に供給されてもよい。
【００４６】
エアロゾル発生システムは手持ち式システムであることが好ましい。エアロゾル発生システムは携帯型であることが好ましい。エアロゾル発生システムは従来型の葉巻たばこまたは紙巻たばこと同等のサイズであってもよい。喫煙システムの全長は、およそ３０ミリメートル〜およそ１５０ミリメートルであってもよい。喫煙システムの外径は、およそ５ミリメートル〜およそ３０ミリメートルであってもよい。
【００４７】
本発明の一つの態様に関して説明した特徴は、本発明のその他の態様にも適用されうる。
【００４８】
ここで本発明の実施形態を、以下の添付図面を参照しながら、例証としてのみであるが説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、本発明の実施形態によるエアロゾル発生システムの単純化された断面図である。
【図２】図２は、図１のシステムの斜視図である。
【図３ａ】図３ａは、図１のカートリッジの斜視図である。
【図３ｂ】図３ｂは、図１の装置部分の斜視図である。
【図４】図４は、図３に示すタイプのカートリッジの分解組立図である。
【図５】図５は、図３の保護カバーの斜視図である。
【図６】図６は、図３に示すカートリッジを含むシステムを通る気流を図示する。
【図７】図７は、本発明の別の実施形態による代替の気流経路を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
図１は、本発明の実施形態によるエアロゾル発生システム１０の単純化された断面図である。図１のシステムは、連結されて一緒になったカートリッジ２０と装置部分４０を備える。
【００５１】
カートリッジは、液体エアロゾル形成基体の供給源およびヒーター組立品を備える。装置部分は、電源および制御回路を備える。装置部分は、液体エアロゾル形成基体を気化するために電力をカートリッジ内のヒーター組立品に供給するように機能する。気化されたエアロゾル形成基体はシステムを通る気流中に同伴され、気流はユーザーがカートリッジのマウスピースで吸煙することでもたらされる。気化されたエアロゾル形成基体は気流中で冷やされ、ユーザーの口の中へと引き出される前にエアロゾルを形成する。
【００５２】
図２は、図１に示すシステムの斜視図である。図３ａは、装置部分から分離されたカートリッジの斜視図である。図３ｂは、カートリッジから分離された装置部分の斜視図である。
【００５３】
装置部分４０は、リチウムイオン電池４２および制御回路４４を保持するハウジング４６を備える。装置部分はまた、カートリッジ内のヒーター組立品上の電気接点パッドに接触するように構成された、ばね式の電気接点要素４５（図３ｂに図示）を備える。制御回路内のスイッチを作動させて装置を起動するボタン４１が提供されている。装置が起動されると、制御回路は電池からカートリッジ内のヒーターに電力を供給する。制御回路は起動後に、当該技術分野で周知の数多くの異なる方法でヒーターへの電力供給を制御するように構成されてもよい。例えば、制御回路は、ヒーターの温度、システムを通る検出された気流、起動後の時間、判定または推定されたカートリッジ内の液体量、カートリッジの特性、および周囲条件のうちの一つ以上に基づいてヒーターに供給される電力を制御するように構成されてもよい。
【００５４】
カートリッジ２０は、ユーザーが吸煙できるマウスピース２３を備えるマウスピース端を有する。マウスピース端は装置部分から離れている。カートリッジの装置端は装置部分の近傍にある。
【００５５】
図４は、図３ａに示すタイプのカートリッジの分解組立図である。カートリッジ２０はハウジング２２を備える。ハウジング内には液体エアロゾル形成基体２６を保持する貯蔵容器２４がある。貯蔵容器は装置端で開口している。平坦なメッシュ発熱体を備えるヒーター組立品がヒーターキャップ３０上に保持されている。ヒーターキャップが貯蔵容器の開放端の上へと嵌合される。液体保持３２材料がキャップ内に位置付けられている。図４の分解組立図に示す毛細管材料３１は、ヒーター組立品２８と保持材料３２の間に位置付けられている。保護カバー３３はハウジングに嵌合され、かつヒーター組立品およびヒーターキャップを貯蔵容器に保持する。保護カバーはまた、発熱体を覆い、損傷から保護する。
【００５６】
保護カバー３３は図５でより明瞭に示されている。保護カバーは、ヒーター組立品を覆う前部壁を備えるキャップ部分を有する。接触開口部３９は前部壁内に形成され、ばね式の電気接点要素４５（図３ｂに図示）を受け入れるように位置付けられている。空気吸込み穴３７はまた、前部壁内に形成されている。図６を参照しながら説明する通り、側壁に希釈空気吸込み口５０が形成され、ヒーター組立品からのベイパーと混合するための追加的な空気を提供する。保護カバーはまた、カートリッジ内の貯蔵容器の周囲に延びるアーム３５を備える。カートリッジ内の気流経路の一部分は、アーム３５と貯蔵容器２４の壁との間に画定されている。
【００５７】
保護カバーは、カートリッジハウジング２２とのスナップ嵌め係合によって適所に保持される。リブ３４は保護カバーのキャップ部分の周囲に延び、カートリッジハウジング内の対応する陥凹部と係合する。この位置において、保護カバー３３はまた、ヒーター組立品２８の一部分を押して、ヒーター組立品２８およびヒーターキャップ３０を貯蔵容器の開放端の上方に保持をする。
【００５８】
ヒーターキャップ３０は前面に形成された開口部を有し、ヒーター組立品は開口部を横切って延びる。ヒーター組立品は、ヒーターキャップおよび発熱体に固定された一対の電気接点パッドを備え、これは開口部にわたって、かつ開口部の対向する側にある電気接点に固定された導電性ヒーターフィラメントのメッシュを備える。このタイプのヒーター組立品は国際特許公開広報第２０１５／１１７７０２号で説明されている。
【００５９】
図１からわかるように、保護カバー３３はカートリッジ内の適所にある時、ヒーター組立品の周辺に押し付けられるが発熱体に接触しない。図６を参照しながらより詳細に説明する通り、発熱体への気流経路および発熱体からの気流経路が、保護カバー３３とヒーター組立品２８および貯蔵容器２４との間に提供されている。
【００６０】
保護カバーは、発熱体を通り過ぎた気流経路と電気接点パッドの間にバリアを提供するように形作られている。保護カバーは、このバリアを提供するために、およびヒーター組立品を貯蔵容器に固定するために、接触パッドの露出した部分と発熱体の中央部分との間でヒーター組立品に接触する。この構成は、漏れたまたは凝縮した液体エアロゾル形成基体が電気接点パッドおよび電気接点要素の接触表面を汚染する可能性を低減する。加えて、気流経路の中から漏れたまたは凝縮した液体が漏れ出てシステムの他の構成要素を汚染する可能性をさらに低減するために、気流経路内で凝縮した液体を吸収するように液体保持材料の層（いずれの図にも図示せず）を保護カバーの内部上または貯蔵容器の外部上に提供してもよい。
【００６１】
カートリッジ２０は、押し嵌めによって装置部分４０に連結されている。カートリッジハウジングは、二つの向きのみで装置部分に連結することを可能するように形作られており、これは、ばね式の電気接点要素４５が開口部３９内に受け入れられ、かつヒーター組立品の接触パッドと接触することを確実にする。装置部分の接続リブ４８は、カートリッジハウジング上の陥凹部２５と係合して、カートリッジと装置部分を一緒に保持する。
【００６２】
カートリッジハウジング２２および貯蔵容器２４は、ポリプロピレンで一体成型され、かつ形成されている。液体保持材料３２はポリプロピレンＰＥＴコポリマーで形成されている。毛細管材料３１はガラス繊維で形成されている。ヒーターキャップはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）で形成されている。発熱体はステンレス鋼で形成されており、また電気接点パッドはスズで形成されている。保護カバーは液晶ポリマー（ＬＣＰ）で形成されている。
【００６３】
この実施例の液体エアロゾル形成基体２６は、３９重量％のグリセリンと、３９重量％のプロピレングリコールと、２０重量％の水および風味剤と、２重量％のニコチンとを含む。当然のことながら他の基体を使用することが可能である。エアロゾル形成基体は液体基体である必要はないが、固体基体であってもよい。
【００６４】
カートリッジを組み立てるために、貯蔵容器はまずエアロゾル形成基体で充填される。次いで液体保持材料３２は貯蔵容器の開放端の中へと定置され、毛細管材料３１は液体保持材料の上に定置される。ヒーター組立品が既に固定されているヒーターキャップは次に、貯蔵容器の開放端の中に定置される。貯蔵容器およびヒーターキャップは、ヒーターキャップが正しい向きで貯蔵容器上に定置されることを確実にするためのキーイング機構を備えてもよい。次いで保護カバー３３がハウジング２２に嵌合され、カートリッジ構成要素のすべてを適所に保持する。
【００６５】
システムは、ユーザーの手になじむようにサイズが決められた手持ち式システムである。動作時に、カートリッジと装置部分は連結されて一緒になった後、ユーザーがボタン４１を押して装置を起動する。次いでユーザーはマウスピース２３で吸煙し、システムを通して空気を引き出す。制御回路は、検出されたユーザー吸煙に基づいて電力をヒーター組立品に供給してもよく、または装置の起動後に電力を連続的に供給してもよい。発熱体は、エアロゾル形成基体を発熱体の近くで気化するのに十分な温度まで加熱される。気化されたエアロゾル形成基体は発熱体を通過し、システムを通過する気流の中へと入る。
【００６６】
図６は、ユーザーがマウスピース２３で吸煙した時にカートリッジを通る気流を図示する。空気は、装置本体のハウジングとカートリッジ２２のハウジングとの間に形成された吸込み口６０を通して、システムの中へと引き出される。次いで空気は装置部分の接続部分内に形成された開口を通過し、装置部分と保護カバー３３の間に形成された空洞の中へと入る。次いで空気は、保護カバーの前部壁上の空気吸込み穴３７と、希釈空気吸込み口５０との両方を通ってカートリッジの中へと引き出される。空気吸込み穴３７を通して引き出された空気は発熱体と衝突し、気化されたエアロゾル形成基体を同伴する。空気とベイパーの混合物は、保護カバー３３と貯蔵容器２４の間の気流経路５４に沿って発熱体から離れるように引き出される。希釈空気吸込み口５０を通して引き出された空気は、ヒーター組立品からのベイパー／空気混合物と混合される。混合物が気流経路５４を通って進むにつれて、ベイパーは冷やされて、エアロゾルが形成される。このエアロゾルはマウスピース２３を通してユーザーの口の中へと引き出される。
【００６７】
気流経路は９０度の曲がりを含み、貯蔵容器の外部に続く。気流中のいかなる大きい液滴または破片も、曲がりを回って通過せず、保護カバー３３にぶつかる。これは望ましいエアロゾルがユーザーに到達することを確実にするのに役立つ。
【００６８】
図７は代替的な実施形態における気流を図示する。図７の実施形態において、保護カバーは修正されており、異なる空気吸込み口を有し、かつ最初に発熱体を通らずにマウスピースに到達する気流を遮るようになっている。気流はまた、鋭い曲がりを含む。この曲がりは実質的にＵ字形状であり、貯蔵容器の外表面に続く。保護カバーの前部壁には空気吸込み口がなく、吸込み口７５のみが希釈空気吸込み口の位置にある（図６に図示）。図７の保護カバー７３は、図６の保護カバーと同一の全体的な形状を有する。空気は吸込み口７５を通してカートリッジの中へと引き出される。突出部７７は、空気が真っ直ぐにマウスピース３３へ行くことを防止（または低減）し、かつ空気を発熱体に向ける。突出部７７は、最初に発熱体を通過しない、あらゆる著しい量の空気が吸込み口７５からマウスピース出口に流れるのを防止するように成型されてもよい。空気は発熱体２８を横切って通り、気化されたエアロゾル形成基体を同伴する。空気とベイパーの混合物は、保護カバー７３と貯蔵容器２４の間の気流経路７９に沿って発熱体から離れるように引き出される。混合物が気流経路７９を通って進むにつれて、ベイパーは冷やされて、エアロゾルが形成される。このエアロゾルはマウスピース２３からユーザーの口の中へと引き出される。
【００６９】
図を参照しながら説明されたカートリッジは、簡単に製造して、組み立てることができる。カートリッジは頑丈であり、発熱体は搬送中および取り扱い中の損傷から保護される。カートリッジは、システムの装置部分からカートリッジ内のヒーター組立品への単純かつ直接の電気的接続を可能にする。
【００７０】
上述の例示的な実施形態は例証するが限定はしない。上記で考察した例示的な実施形態に照らすことによって、上記の例示的な実施形態と一貫したその他の実施形態も当業者には明らかとなろう。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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